So wie er derzeit aufgebaut ist, kann RobOstrich lediglich in einem 2D-Flugzeug vorankommen, doch die Wissenschaftler möchten in Zukunft auch 3D-Bewegungen realisieren.
Ähnlich wie bei einem echten Straußenhals hat der RobOstrich-Manipulator ein „Bewegungsmuster“ erreicht, bei dem nahegelegene Gelenke nacheinander verschoben werden, während der Kopf weiterhin auf gleicher Höhe mit dem Boden bleibt. Nakano sagt, er sei erstaunt gewesen, als er herausfand, dass dieses Bewegungsmuster allein dadurch erreicht werden kann, dass man die Sehnen nur an der Unterseite des Halses belastet, während die Länge der Sehnen an der Rückseite weiterhin konstant bleibt – das heißt, das ist nicht der Fall müssen gezeichnet werden. Auf diese Weise kann der Manipulator mit sehr wenig Initiative komplizierte Vorkehrungen treffen.
Auf der anderen Seite ist RobOstrich nicht das einzige von Straussen inspirierte Roboterprogramm. Strauße können außerdem beeindruckende Leistungen erbringen – sie legen 100 Meter in nur 5 Sekunden zurück. Motiviert durch diese Leistung brachten Wissenschaftler am Oregon State College Cassie hervor, einen zweibeinigen Flitzer. Im vergangenen September stellte Cassie neue Dokumente für den schnellsten zweibeinigen Roboter auf; Sie können den Videoclip unten sehen.
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„Das flexible System ist schwer zu handhaben, aber der Vorteil besteht darin, dass eine geschickte Ansteuerung von Bewegungen durch die Darstellung von Muskelaufbau und Gelenkaktivität basierend auf der Zusammensetzung des Straußes erreicht werden kann“, sagt Nakano.
„Wir beabsichtigen, einen Controller zu etablieren, der in einer unorganisierten Umgebung Maßnahmen ergreifen und gleichzeitig vorsichtig mit ihr kollidieren kann“, sagt Nakano.
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Unter Verwendung eines genauen Plans der Muskeln und Bänder im Hals eines Straußes haben Wissenschaftler in Japan tatsächlich einen einzigartigen Robotermanipulator namens RobOstrich entwickelt. Sie erklären das Gerät in einer Forschungsstudie, die am 6. April in IEEE Robotics und Automation Letters veröffentlicht wurde.
Unter Nutzung dieser physiologischen Informationen begannen die Wissenschaftler mit der Herstellung ihres RobOstrich-Manipulators durch den 3D-Druck von 17 Wirbeln, die sie mit Lagern in Kontakt brachten. Pakete mit Klaviersaiten wurden verwendet, um die natürlichen Muskeln zwischen den Wirbeln eines Straußes (Zwischenwirbelmuskeln) zu imitieren, und auch elastische Bänder wurden als Sehnen an der Basis des Manipulators verwendet, um Stress zu erzeugen. Ein Elektromotor zieht dann die Schnüre ein und erzeugt Druck, um die Muskeln des Manipulators zu „biegen“. In einer Reihe von Experimenten gelang es RobOstrich, verschiedene Aufgaben zu erledigen, bei denen er verschiedene Vorkehrungen treffen musste, um mit etwas in Kontakt zu kommen.
IEEE Range RobOstrich v3www.youtube.com
Wissenschaftler haben ein Interesse daran, anpassungsfähige und weiche Robotermanipulatoren zu entwickeln, die sich bequem in schwer zugängliche Bereiche hineinbewegen können, aber dazu auch Hindernisse mit sich bringen. „Aus Sicht der Robotik ist es eine Herausforderung, einen solchen Rahmen zu verwalten“, erklärt Kazashi Nakano, Doktorand an der Grad Institution of Science Research and Innovation an der Universität Tokio. „Wir haben uns auf den Straußenhals konzentriert, weil wir die Gelegenheit hatten, etwas ganz Neues zu entdecken.“
Sein Team teilte zunächst den Hals eines Straußes, um das verborgene Netzwerk aus Bändern, Muskeln und Knochen zu erkennen, das dabei hilft, ein so schweres und auch langes Körperteil zu stabilisieren, das stolze 3 kg wiegt. Während ein Mensch sieben Halswirbel hat, hat ein Strauß weitaus mehr als zwei Wirbel. Darüber hinaus beugt sich jeder Halswirbel in zwei Richtungen, was zu einer sehr hohen Flexibilität führt.
Dank ihres sehr anpassungsfähigen Halses sind Vögel in der Lage, eine ganze Menge zu tun, sei es, dass sie ihren Kopf drehen, um ihren Rücken zu bürsten, während der Reise in verschiedenen Richtungen zu suchen oder an schwer zugängliche Stellen und Ritzen am Boden zu gelangen oder in Bäumen. Unter allen Vogelarten sticht der Strauß als Vogel hervor, der über einen geschickten und besonders robusten Hals verfügt – Top-Eigenschaften, die auch für Robotermanipulatoren attraktiv sind.